انرژی صوتی: دنیای شگفت‌انگیز امواج نامرئی
صدا چگونه به وجود می‌آید؟
همه صداها از لرزش و حرکت سریع اجسام به وجود می‌آیند. به این لرزش، ارتعاش1 می‌گویند. وقتی یک جسم مرتعش می‌شود، مولکول‌های هوای اطراف خود را به لرزه درمی‌آورد. این لرزش مانند زمانی است که سنگی را در آب آرام برکه می‌اندازید و امواج دایره‌ای شکل در آب پخش می‌شوند. در مورد صدا، این امواج در هوا منتشر می‌شوند تا به گوش ما برسند.
یک آزمایش ساده: دست خود را روی گلویتان بگذارید و یک آهنگ بلند بخوانید. لرزشی که احساس می‌کنید، همان ارتعاش تارهای صوتی شماست که در حال تولید صدا هستند.
ویژگی‌های امواج صوتی
صداها با سه ویژگی اصلی از یکدیگر متمایز می‌شوند:
| ویژگی | تعریف | مثال |
|---|---|---|
| بلندی2 | میزان قوی یا ضعیف بودن صدا | تفاوت بین صدای زمزمه و فریاد |
| زیر و بمی3 | میزان زیر یا بم بودن صدا | تفاوت صدای زن و مرد |
| طنین4 | ویژگی که منبع صدا را مشخص می‌کند | تشخیص صدای پیانو از ویولن |
صدا در مواد مختلف چگونه حرکت می‌کند؟
صدا برای حرکت به یک محیط نیاز دارد. این محیط می‌تواند گاز (مانند هوا)، مایع (مانند آب) یا جامد (مانند چوب یا فلز) باشد. سرعت حرکت صدا در این مواد متفاوت است:
| نوع ماده | مثال | سرعت تقریبی صوت (متر بر ثانیه) |
|---|---|---|
| گاز | هوا | ۳۴۰ |
| مایع | آب دریا | ۱۵۰۰ |
| جامد | فولاد | ۵۱۰۰ |
به همین دلیل است وقتی گوش خود را روی ریل قطار می‌گذارید، می‌توانید صدای قطار را خیلی زودتر از زمانی که از طریق هوا می‌شنوید، بشنوید.
انرژی صوتی در خدمت انسان
انرژی صوتی فقط برای شنیدن نیست! انسان‌ها یاد گرفته‌اند چگونه از این انرژی در زمینه‌های مختلف استفاده کنند:
پزشکی: دستگاه سونوگرافی از امواج صوتی با فرکانس بالا برای دیدن داخل بدن استفاده می‌کند. این امواج به اندام‌های داخلی برخورد کرده و تصویری ایجاد می‌کنند که به پزشکان در تشخیص بیماری کمک می‌کند.
اکتشافات دریایی: زیردریایی‌ها از فناوری سونار استفاده می‌کنند. آنها امواج صوتی به آب می‌فرستند و با گوش دادن به پژواک آن، می‌توانند فاصله از کف دریا یا وجود اجسام دیگر را تشخیص دهند.
پاک‌سازی: بعضی از دستگاه‌های تمیزکننده از امواج صوتی برای لرزاندن و جدا کردن ذرات چرک از وسایل استفاده می‌کنند.
اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم
خیر. در فضای خلا که هوایی وجود ندارد، صدا نمی‌تواند منتقل شود. به همین دلیل است در فیلم‌های فضایی، انفجارها را بی‌صدا نشان می‌دهند.
بلندی صدا به میزان انرژی که منبع صدا تولید می‌کند بستگی دارد. هرچه انرژی بیشتری برای ایجاد ارتعاش استفاده شود، صدا بلندتر خواهد بود. واحد اندازه‌گیری بلندی صدا دسیبل5 نام دارد.
بله. گوش انسان فقط می‌تواند صداهای با بسامد بین ۲۰ تا ۲۰۰۰۰ هرتز را بشنود. سگ‌ها می‌توانند صداهای با بسامد بالاتر (ماوراءصوت) را نیز بشنوند.
پاورقی
1 ارتعاش (Vibration): حرکت سریع و پیاپی یک جسم حول نقطه تعادل.
2 بلندی (Loudness): درک ذهن انسان از شدت صوت.
3 زیر و بمی (Pitch): ویژگیای از صدا که بر اساس بسامد آن تعیین می‌شود.
4 طنین (Timbre): کیفیت صدا که باعث تمایز منابع صوتی مختلف می‌شود.
5 دسیبل (Decibel - dB): واحد اندازه‌گیری سطح شدت صوت.
